Способ измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G21C17/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения продолжительности стадии пленочного кипения при моде- I лировании процесса охлаждения в теплоносителе расплавленных сферических частиц материала активной зоны ядерного реактора.

Цель изобретения - повышение информативности за счет определения

продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышение точности и ра сщирение области применения на тела , малых размеров.

На фиг. 1 показан вид акустических сигналов, принимаемых в условиях кипения жидкости; на фиг. 2 - схема устройства для реализации способа. jg

Устройство для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела содержит электроакустический преобразователь 1, который служит для генерации ультразвуке- 15 вых колебаний, акустический приемник 2, который преобразует акустические сигналы в электрические, волновод 3, покрытый оболочкой из звукопоглощающего материала 4, и механизм погружения зд нагретого тела. Механизм погружения состоит из подвижной части и неподвижных направляющих стаканов 5. Подвижная часть включает два штока 6, жесткое крепление которых на планке 7 25 обеспечивает синхронное перемещение волновода 3 с образцом (сферой) 8 и штанги 9 с акустическим приемником 2. Кроме того, устройство содержит крышку 10 и камеру 11 кипения. Han- JQ равляющие стаканы 5 жестко крепятся на крышке 10 камеры 11 кипения. Внутренняя поверхность камеры 11 кипения покрыта звукопоглощающим материалом

12. К крышке 10 крепится электричес3

кий нагреватель 13, внутренняя полость которого достаточна для размещения образца 8 нагретого тела. Кроме того, в состав устройства входят генератор.. 14 электрических сигналов, осцилло- ,граф 15 и термопара 16 .

В качестве генератора 14 электрических сигналов и осциллографа 15 используется стандартная аппаратура.

Сущность способа заключается в следующем.

Способ основан на эффекте генерации акустических возмущений в жидкости при расширении паровой пленки, а так- ле на эффекте отражения ультразвуковых волн на границе сред с различными акустическими импедансами.

Способ измерения продолжительности %ипения жидкости осуществляется следующим образом.

i -1

К телу от источника ультразвука

направляют акустическую волну. На фиксированном расстоянии or тела в жид5

,

g

5 5 Q

5

Q

с

0

кости устанавливается акустический приемник. При погружении нагретого тела в жидкость происходит вскипание жидкости на поверхности тела. Образующаяся пленка пара вызывает генерацию акустического импульса, распространяющегося в жидкости. Кроме того из-за относительно малого акустического импеданса пара нарушается акустический контакт тело - жидкость. Поэтому в течение всей пленочной стадии кипения ультразвуковые волны, подаваемые на нагретое тело, в жидкость практически не проходят. По окончании пленочного кипения пленка пара разрушается , и в жидкость от поверхности тела начинают распространяться акустические волны. В силу флюктуирующего характера переходного и пузырькового режи- .мов кипения амплитуда прошедшего в жидкость акустического сигнала осциллирует. После завершения кипения акустический контакт тело - жидкость стабилизируется, и осцилляции уже отсутствуют. Поэтому сигнал, регистрируемый акустическим приемником,имеет вид, образованный на фиг. 1. Фронт первого сигнала, приходящий в момент t,,несет информацию о начале кипения. Фронт второго сигнала (момент t) возникает после прекращения пленочного кипения. В момент t$ процесс кипения заканчивается, т.е. пленочная стадия кипения имеет продолжительность t, а переходный и пузырьковый режимы кипения занимают время

,ч-чУстройство работает следующим образом.

Подвижная часть механизма погружения фиксируется в. крайнем верхнем положении. При этом образец 8 находится в полости нагревателя 13, где нагревается до заданной температуры, контроль за температурой осуществляется термопарой 16. Затем под собственным весом подвижная часть механизма погружения падает вниз. При этом образец (сфера) 8 выходит из полости нагревателя 13 и погружается в жидкость, которой заполнена камера 11 кипения. В процессе охлаждения образца 8 на экране осциллографа 15 наблюдается характерная осциллограмма фиг.1),по которой определяют продолжительность различных стадий кипения.

516

Формула изобретен я 1 . Способ измерения продолжитьлъ-- ности кипения жидкости на поверхности нагретого тела, заключающийся в погружении предварительно нагретого тела в жидкость и определении временных параметров кипения, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности за счет определения продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышения точности и расширения области применения на тела малых размеров, предваритель но до погружения тела возбуждает в теле ультразвуковые колебания, принимают в жидкости акустический сигнал от поверхности тела, продолжительност пленочного кипения определяют по ин- тервалу времени между фронтами первого сигнала, возникшего при погружении тела, и второго сигнала, возникшего при разрушении пленки пара, а общую продолжительность переходного и пузырькового режимов определяют по

j

прргени, в течение которого амплитуда второго сигнала изменяет свою величину.

2. Устройство для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности нагретого тела, включающее камеру кипения, механизм погружения, нагреватель погружаемого в жидкость тела, отличающее- с я тем, что, с целью повышения информативности за счет определения продолжительности кипения в режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышения точности и расширения области применения на тела малых размеров, оно снабжено последовательно соединенными генератором Электр, еских сигналов и электроакустическим преобразователем, акустическим волноводом, один коксц которого связан с электроакустическим преобразователем, а другой конец предназначен для соединения с погружаемым в жидкость телом и акустическим приемником.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения продолжительности кипения жидкости на поверхности тела. Цель изобретения - повышение информативности за счет определения продолжительности кипения в, режимах пленочного, переходного и пузырькового кипения, повышение точности и расширение области применения на тела малых размеров. Способ заключается в измерении временных интервалов между характерными изменениями амплитуды ультразвукового сигнала, проходящего от поверхности исследуемого тела до акустического приемника, помещенного в жидкость. При этом к телу от источника ультразвука направляют акустическую волну. Продолжительность пленочного кипения определяют по интервалу времени между фронтами первого и второго сигналов, регистрируемых акустическим приемником. Общую продолжительность переходного и пузырькового режимов определяют по длительности той части второго сигнала, в течение которой амплитуда сигнала флюктуирует. Способ реализуется с помощью устройства,включающего камеру кипения, механизм погружения, нагреватель, образец, генератор электрических сигналов, электроакустический преобразователь, акустический волновод,акустический приемник, осциллограф. Электроакустический преобразователь соединен с образцом через акустический волновод и подключен к выходу генератора электрических сигналов. Акустический приемник подключен к входу осциллографа. Акустический преобразователь и акустический приемник прикреплены к подвижной части механизма погружения так, чтобы образец мог погружаться из нагревателя в камеру кипения, находясь при этом на фиксированном расстоянии от акустического приемника. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л С о ю 00 о со со

Фм.1

7J

Фиг. 2